Вы наблюдаете по телевизору интереснейшую хоккейную встречу. Команды играют блестяще, страсти накалены. Мгновение — и в ворота противника влетает шайба. Вы даже рассмотреть не успели хорошенько, как это произошло. Вот досада!.. Но в это время на экране телевизора в замедленном темпе вновь появляются те же волнующие кадры.
Интересовались ли вы когда-нибудь, как это происходит? Ясно одно: ход игры одновременно с телевизионным репортажем записывается на пленку, которую в дальнейшем можно просмотреть снова. Видеозаписи хранятся сколь угодно долго и могут быть переданы в эфир, как только понадобятся. А о том, как их делают, рассказывает эта статья.
Присутствуя на спортивных состязаниях или сидя в концертном зале, вы, вероятно, не раз замечали телевизионные камеры, ведущие передачу непосредственно в эфир. Они же служат первой ступенью видеозаписи.
Сейчас для этих целей повсеместно применяют магнитную систему записи, а соответствующие аппараты называются видеомагнитофонами. Они работают по тому же принципу, что и обычные магнитофоны: преобразованный видеосигнал подается на магнитные головки, производящие запись на магнитную ленту. Главная трудность заключается в необходимости записывать и воспроизводить широкую полосу частот — от 50 Гц до 6 МГц, соответствующую современному телевизионному стандарту (в звукозаписи — от 20 Гц до 20 кГц).
Сигнал частотой 6 МГц возможно записать, если скорость ленты составляет 30—40 м/с. В этом случае длина волны записи, соответствующая низкочастотным колебаниям, составит около 0,5 м. Поэтому воспроизвести их с помощью головок от обычного магнитофона невозможно. Частотные искажения при непосредственной записи сигналов в интервале 50 Гц — 6 МГц огромны, а их коррекция практически неосуществима из-за одновременно возникающих фазовых искажений. Поэтому в видеозаписи производят частотную модуляцию вспомогательного сигнала видеосигналом, и в результате его спектр сдвигается в область высоких частот. Полученный таким образом частотно-модулированный сигнал записывается на пленку. Тем самым трудности воспроизведения низкочастотных составляющих устраняются. При воспроизведении ЧМ сигнал демодулируют.
Рис. 1. Расположение дорожек на магнитной ленте при наклонно-строчной записи:
1 — звуковая дорожка, 2 — опорный кран ленты, 3 — дорожки записи видеосигнала, 4 — дорожка записи синхросигналов.
Рис. 2. Кинематическая схема видеопроигрывателя с алмазной иглой:
1 — опорный диск, 2 — видеодиск, 3 — адаптер, 4 — тросик, 5 — барабан, 6 — поперечная передача, 7 — ведущий вал, 8 — электродвигатель
Чтобы при умеренной скорости магнитной ленты скорость записи была высокой, применяют наклонно-строчный способ записи с помощью вращающегося блока магнитных головок. Обычно изображение и звук записывают на одной и той же магнитной ленте (звук — продольно, по краю ленты, рис. 1).
Наиболее распространены четырехголовочные видеомагнитофоны. Запись видеосигналов делают на ленте шириной 50,8 мм, движущейся со скоростью 39,7 см/с, блоком из четырех головок, вращающихся со скоростью 15 000 об/мин. Скорость записи и воспроизведения составляет 41,4 м/с. Трехмоторный лентопротяжный механизм такого магнитофона имеет сложную систему авторегулировки скорости.
Сегодня видеозапись применяется и в научных исследованиях, и в учебном процессе. Однако возможности ее не ограничиваются только профессиональными рамками. Промышленность выпускает бытовой переносный видеомагнитофон «Электроника-501-видео», предназначенный для записи телевизионного изображения европейского стандарта (50 Гц, 625 строк) и звукового сопровождения от телевизионной камеры «Электроника-видео» или телевизора с согласующим устройством. Причем запись воспроизводится на обычный телевизионный приемник.
В настоящее время ведутся работы над созданием системы видеопроигрывания в домашних условиях на качественно новых принципах. Здесь речь уже идет не о магнитной видеозаписи, а о создании видеопроигрывателя с набором видеодисков, которые могут проигрываться подобно обычным грампластинкам. Эта идея привлекает своей простотой. Вы покупаете видеодиск с любым полюбившимся вам мультфильмом или с записью выступления знаменитого артиста, приносите домой и ставите на видеопроигрыватель. Последний через антенные зажимы подключен к телевизору, на экране которого появится изображение с видеодиска. Так, со временем у вас составится собственная видеотека, подобно библиотеке или фонотеке.
Создание системы видеопроигрывания происходит одновременно по трем различным направлениям. Отметим сразу: сходство видеодисков с обычными грампластинками чисто поверхностное. По современным стандартам высококачественной звукозаписи соответствуют
300 000 информационных бит (единиц емкости информации) в секунду при плотности около 5000 бит на мм2. То есть обычная пластинка со скоростью 33 1/3 об/мин рассчитана на программу в 30—40 мин. А при записи телевизионного изображения информационный поток становится в 100 раз интенсивнее и плотнее, хотя площадь поверхности диска останется прежней.
Первый вариант видеопроигрывателя по внешнему виду напоминает обычный электрофон. Применяя частотную модуляцию несущих колебаний, на диске нарезают канавку, на которой записан полный диапазон видео- и звуковых сигналов. Сокращение расстояния между канавками до минимума позволяет увеличить количество радиальных дорожек с 14 до 140 на мм, а это, в свою очередь, повышает плотность записанной информации в 100 раз. Звукосниматель представляет собой острую алмазную иглу, жестко связанную с пьезоэлектрическим элементом. Он преобразует колебания иглы в электрические сигналы(рис. 2). Цветное телевизионное изображение записывается таким образом, чтобы на каждый кадр приходился один полный оборот диска. Тогда при телевизионном стандарте 25 кадров в секунду диск должен вращаться со скоростью 1500 об/мин (запись воспроизводится в течение 10 мин). Видеодиск легко повредить, поэтому извлекает его из пакета и вкладывает обратно после проигрывания специальный автомат.
Второй вариант видеопроигрывателя (его разрабатывает голландская фирма «Филлипс») строится на основе фазовой модуляции с применением лазерного луча в роли оптического бесконтактного звукоснимателе (рис. 3). В процессе записи с помощью лазера нарезают на диске продолговатые углубления шириной 0,7 мк и длиной от 0,8 до 2,5 мк, следующие друг за другом непрерывными спиралями. Благодаря чрезвычайно малым размерам и высокой плотности углублений — они расположены на расстоянии двух микрон друг от друга — при фазовой модуляции укладывают до 500 дорожек на радиальный миллиметр. Такой односторонний фазо-модуляционный диск, рассчитанный на 30-минутную программу, состоит из трех слоев: защитного, информационного и сильно отражающего слоя алюминия.
Рис. 3. Блок-схема лазерного видеопроигрывателя:
1 — видеодиск, 2 — электродвигатель, 3 — объектив, 4 — зеркало, 5 — оптическая система, 6 — лазер, 7 — источник питания, 8 — телевизионная камера, 9 — светочувствительное устройстве, 10 — телевизор.
Рис. 4. Структура диска емкостного видеопроигрывателя:
1 — металлическое покрытие, 2 — сапфировая игла, 3 — металлическая прокладка, 4 — винил, 5 — стирол, 6 — масло.
Луч гелиево-неонового лазера мощностью 1 мВт сфокусирован в виде точки Ø 1 мк на видеодиск. Отразившись от алюминиевого слоя, через фокусирующую линзу он направляется на фотодетектор. Последний преобразует световой сигнал в электрический «изображение — звук». Таким образом, световая течка бежит по дорожке вращающегося диска, пересекая содержащие видеоинформацию углубления. Отраженный луч света модулируется в зависимости от их вы-соты и длины. А поскольку здесь нет иглы звукоснимателя и, следовательно, механического контакта с видеодиском, последний может служить очень долго.
Емкостный видеопроигрыватель занимает промежуточное положение между двумя упомянутыми устройствами. Как и в первом, в нем используется диск с нанесенными на нем канавками, информацию с которых считывает механический звукосниматель. Дорожки расположены на расстоянии 4,57 мк друг от друга, с плотностью 225 на радиальный миллиметр. Диск состоит из пяти слоев (рис. 4). Виниловая сердцевина содержит информационные щели длиной от 0,23 до 1,23 мк. Далее с обеих сторон находится слой металлического и стиролового покрытия. Поверх стирола наносится слой масла, что увеличивает долговечность как самого диска, так и иглы звукоснимателя. Двусторонние диски рассчитаны на шестидесятиминутную программу.
Сигнал, записанный на диске, воспроизводит емкостный датчик. Тонкое металлическое покрытие на конце сапфировой иглы звукоснимателя служит одной обкладкой, а металлический слой в диске — второй обкладкой конденсатора. Стироловое покрытие выполняет роль диэлектрика, Когда игла движется по канавке через информационные щели, изменения напряжений между Обкладками конденсатора передаются специальному блоку, в котором происходит усиление и превращение записанной информации в стандартный видеосигнал.
В отличие от систем со скоростью проигрывания дисков 1500 об/мин, механически-емкостная система рассчитана на скорость 375 об/мин. Это соответствует прохождению четырех кадров за один оборот видеодиска. Относительно медленная скорость проигрывания совместно с использованием простого, механического звукоснимателя значительно удешевляет стоимость подобных видеопроигрывающих устройств. При бережном обращении диск выдерживает не менее чем 100 проигрываний, а долговечность иглы звукоснимателя — около 200 часов непрерывной работы.
Видеопроигрыватели, о которых мы сегодня рассказали, находятся в стадии разработки. Какой из них окажется более удачным — покажет время.
Л. МОРОЗОВА
